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這篇文章主要介紹了Java語言如何實現隊列，具有一定借鑒價值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。
隊列是一種特殊的線性表，只允許在表的前端進行刪除操作，在表的后端進行插入操作。
隊列是一個有序列表，可以用數組或是鏈表來實現。
遵循先入先出的原則。即：先存入隊列的數據，要先取出。后存入的要后取出。
就相當于我們日常生活中的排隊，先來先服務，后來的只能在后面進行排隊等待。
通過對定義的了解，發現隊列很像我們的數組，那我們是不是可以通過數組來模擬隊列，下面我們來實踐一下。
首先先分析一下：
隊列本身是有序列表，若使用數組的結構來存儲隊列的數據，則隊列數組的聲明如下圖, 其中 maxSize 是該隊 列的最大容量。
因為隊列的輸出、輸入是分別從前后端來處理，所以我們需要兩個變量 front 及 rear 分別記錄隊列前后端的下標， front 會隨著數據輸出而改變，而 rear 則是隨著數據輸入而改變。
當我們將數據存入隊列時稱為addQueue，addQueue 的處理需要有兩個步驟：思路分析
當 front == rear 【隊列空無數據】，將尾指針往后移：rear + 1
若尾指針 rear 小于隊列的最大下標 maxSize-1，則將數據存入 rear 所指的數組元素中，否則無法存入數據。 rear == maxSize - 1【表示隊列滿】無法存入數據。
代碼
package com.cz.Queuearray;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.Scanner;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
/**
* @ProjectName: Data_structure
* @Package: com.cz.Queuearray
* @ClassName: QueueArray
* @Author: 張晟睿
* @Date: 2022/2/21 18:42
* @Version: 1.0
*/
public class QueueArray {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
QueueArray1 qArray1 = new QueueArray1(3);
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
char key = ' ';
boolean f = true;
while(f){
System.out.println("s(show):顯示隊列");
System.out.println("e(exit):退出程序");
System.out.println("a(add):添加數據到隊列");
System.out.println("g(get):從隊列里面取出數據");
System.out.println("h(head):查看隊列頭部的數據");
key = scanner.next().charAt(0);
switch (key) {
case 's':
qArray1.getQueue();
break;
case 'a':
System.out.println("請輸出一個數字：");
int value = scanner.nextInt();
qArray1.addQueue(value);
case 'g':
try {
int res = qArray1.exitQueue();
System.out.printf("輸出的數據是%d\n",res);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
case 'h':
int res = qArray1.headQueue();
System.out.printf("對頭的數據是%d\n",res);
case 'e':
scanner.close();
f=false;
default:
}
}
System.out.println("退出程序！！！！！！！");
}
}
//數組模擬隊列
class QueueArray1{
private int maxSize;//最大容量、
private int arr[]; //聲明數組
private int front;//隊頭元素
private int rear;//隊尾
//構造器
public QueueArray1(int arrMaxSize) {
maxSize = arrMaxSize;
arr = new int [maxSize];
front = -1;//指向隊列頭部，分析出front是指向隊列頭的前一 個位置。
rear = -1;//指向隊列尾，指向隊列尾的數據(即就是隊列最后一個數據)
//判斷隊空
public boolean isEmety(){
return rear==front;
//判斷隊滿
public boolean isFull(){
return rear == maxSize - 1;
//入隊
public void addQueue(int n){
if (isFull()) {
System.out.println("隊列已滿，無法插入");
return;//不加return
//Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
//at day1.QueueArray1.insert(QueueArray.java:89)
//at day1.QueueArray.main(QueueArray.java:32)
arr[++rear] = n;
//出隊
public int exitQueue(){
if (isEmety()) {
throw new RuntimeException("隊列為空，無元素");
return arr[++front];
//輸出全部元素
public void getQueue(){
System.out.println("隊列為空，無法輸出數據~~~~~~~~~~");
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i,arr[i]);
//顯示隊列的頭數據，不是取數據
public int headQueue(){
throw new RuntimeException("數據為空，無法取出頭元素~~~~~~~~~~");
return arr[front+1];在上述的使用中，發現數組使用一次之后就無法使用，沒有達到復用的效果，那究竟能不能實現復用呢？當然可以的。
我們將這個數組使用算法，改進成一個 環形的隊列 取模：%
對前面的數組模擬隊列的優化，充分利用數組. 因此將數組看做是一個環形的。(通過取模的方式來實現即可)
簡單分析一下：
尾索引的下一個為頭索引時表示隊列滿，即將隊列容量空出一個作為約定,這個在做判斷隊列滿的 時候需要注意 (rear + 1) % maxSize == front 【隊列滿】
rear == front 【隊列為空】
思路如下：
front 變量的含義做一個調整： front 就指向隊列的第一個元素, 也就是說 arr[front] 就是隊列的第一個元素，front 的初始值 = 0
rear 變量的含義做一個調整：rear 指向隊列的最后一個元素的后一個位置. 因為希望空出一個空間做為約定，rear 的初始值 = 0
當隊列滿時，條件是 (rear + 1) % maxSize == front 【滿】
對隊列為空的條件， rear == front 空
當我們這樣分析， 隊列中有效的數據的個數 (rear - front + maxSize) % maxSize
我們就可以在原來的隊列上修改得到，一個環形隊列
package com.cz.Queuearray;
import java.util.Scanner;
/**
* @ProjectName: Data_structure
* @Package: com.cz.Queuearray
* @ClassName: CircleQueueArray
* @Author: 張晟睿
* @Date: 2022/2/22 14:58
* @Version: 1.0
*/
public class CircleQueueArray {
public static void main(String[] args) {
CircleQueueArray1 circlequeue = new CircleQueueArray1(3);
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
char key = ' ';
boolean f = true;
while(f){
System.out.println("s(show):顯示隊列");
System.out.println("e(exit):退出程序");
System.out.println("a(add):添加數據到隊列");
System.out.println("g(get):從隊列里面取出數據");
System.out.println("h(head):查看隊列頭部的數據");
key = scanner.next().charAt(0);
switch (key) {
case 's':
circlequeue.showQueue();
break;
case 'a':
System.out.println("請輸出一個數字：");
int value = scanner.nextInt();
circlequeue.addQueue(value);
case 'g':
try {
int res = circlequeue.getQueue();
System.out.printf("輸出的數據是%d\n",res);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
case 'h':
int res = circlequeue.headQueue();
System.out.printf("對頭的數據是%d\n",res);
case 'e':
scanner.close();
f=false;
default:
}
}
System.out.println("退出程序！！！！！！！");
}
}
class CircleQueueArray1{
private int maxSize; // 表示數組的最大容量
//front 變量的含義做一個調整： front 就指向隊列的第一個元素, 也就是說 arr[front] 就是隊列的第一個元素
//front 的初始值 = 0
private int front;
//rear 變量的含義做一個調整：rear 指向隊列的最后一個元素的后一個位置. 因為希望空出一個空間做為約定. //rear 的初始值 = 0
private int rear; // 隊列尾
private int[] arr; // 該數據用于存放數據, 模擬隊列
public CircleQueueArray1(int MaxSize){
maxSize = MaxSize;
arr = new int [maxSize];
//判斷隊滿
public boolean isFull(){
return (rear + 1) % maxSize == front;
//判斷隊列空
public boolean isEmpty(){
return rear == front;
// 添加數據到隊列
public void addQueue(int n) {
if (isFull()){
System.out.println("隊列滿，不能加入數據~");
return;
//將數據直接插入到數組，用隊尾rear來進行位置的確定
arr[rear] = n;
//將 rear 后移, 這里必須考慮取
rear = (rear + 1) % maxSize;
//獲取隊列的數據, 出隊列
public int getQueue() {
if (isEmpty()) throw new RuntimeException("隊列空，不能取數據");
// 這里需要分析出 front 是指向隊列的第一個元素,因為這里是循環的，所以我們考慮用一個臨時變量來獲取當前的隊頭
// 1. 先把 front 對應的值保留到一個臨時變量
// 2. 將 front 后移, 考慮取模
// 3. 將臨時保存的變量返回
int value = front;
front = (front + 1) % maxSize;
return arr[value];
// 求出當前隊列有效數據的個數
public int size() {
return (rear - front + maxSize) % maxSize;
// 顯示隊列的所有數據
public void showQueue() {
for (int i = front; i < front + size(); i++) {
System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i % maxSize, arr[i % maxSize]);
// 顯示隊列的頭數據， 注意不是取出數據
public int headQueue() {
// 判斷隊列是空
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("隊列空的，沒有數據~~");
return arr[front];LinkedList 類實現了 Queue 接口，因此我們可以把 LinkedList 當成 Queue 來用。
package com.cz.Queuearray;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
/**
* @ProjectName: Data_structure
* @Package: com.cz.Queuearray
* @ClassName: LinkedListDemo
* @Author: 張晟睿
* @Date: 2022/2/22 15:43
* @Version: 1.0
*/
public class LinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
//add()和remove()方法在失敗的時候會拋出異常(不推薦)
Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
//offer() 將指定的元素添加為此列表的尾部（最后一個元素）。
queue.offer(1);
queue.offer(2);
queue.offer(3);
queue.offer(4);
queue.offer(5);
for (Integer nums:queue) {
System.out.println(nums);
}
//poll() 檢索并刪除此列表的頭（第一個元素）。
//當集合為空時，返回 null
queue.poll();
//queue.poll();
//remove() 檢索并刪除此列表的頭（第一個元素）。
//當集合為空時，出現異常 java.util.NoSuchElementException;
queue.remove();
//element() 檢索但不刪除此列表的頭（第一個元素）。
//當隊列為空時，java.util.NoSuchElementException
//System.out.println("隊列的頭部：" + queue.element());
//peek() 檢索但不刪除此列表的頭（第一個元素）。
//當隊列為空時，返回null
System.out.println("隊列的頭部：" + queue.peek());
}
}poll，remove 區別：
remove() 和 poll() 方法都是從隊列中刪除第一個元素。remove() 的行為與 Collection 接口的版本相似， 但是新的 poll() 方法在用空集合調用時不是拋出異常，只是返回 null。因此新的方法更適合容易出現異常條件的情況。
peek，element區別：
element() 和 peek() 用于在隊列的頭部查詢元素。與 remove() 方法類似，在隊列為空時， element() 拋出一個異常，而 peek() 返回 null。
所以推薦大家使用peek() 和 poll()。
感謝你能夠認真閱讀完這篇文章，希望小編分享的“Java語言如何實現隊列”這篇文章對大家有幫助，同時也希望大家多多支持億速云，關注億速云行業資訊頻道，更多相關知識等著你來學習!
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